Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
РГР1(МИСИ).doc
Скачиваний:
13
Добавлен:
12.11.2018
Размер:
1.55 Mб
Скачать

2.1.2 Компенсаторы переменного тока (полярно - координатные и прямоугольно - координатные). Схемы и особенности компенсаторов переменного тока.

Компенсаторы переменного тока широко используются для измерения напряжений и ЭДС. переменного тока и косвенно ток, сопротивление, магнитный поток и другие величины. Применение компенсаторов переменного тока необходимо также при измерениях напряжений и ЭДС в таких цепях, в которых включение обычного прибора непосредственной оценки может нарушить режим этой цепи вследствие потребления мощности и тем самым исказить результаты измерений.

Принцип действия компенсаторов переменного тока

Компенсационный метод измерения относится к методам сравнения. Принцип действия компенсаторов переменного тока заключается в том, что измеряемое напряжение уравновешивается известным напряжением создаваемым рабочим током на участке сопротивления рабочей цепи .

Так как компенсирующее напряжение синусоидально, а измеряемое может быть искаженным, компенсация возможна только на первой гармонике. Поэтому в компенсаторе используется частотно-избирательный указатель равновесия.

В зависимости от того, как производится уравновешивание по значению и по фазе известной и измеряемой ЭДС и в каких координатах получается отсчет , потенциометры переменного тока разделяются на две группы: полярно-координатные и прямоугольно-координатные.

Преимущества компенсаторов переменного тока по сравнению с другими измерителями ЭДС и напряжения заключается в большей информативности, обусловленной тем, что компенсатор позволяет измерить также фазовые соотношения параметров электрических цепей. Кроме того, компенсаторы не потребляют ток в момент измерения. С помощью компенсатора переменного тока можно определить не только ЭДС и напряжения, но и ток, комплексное сопротивление, его составляющие и другие величины

Принцип действия полярно-координатного потенциометра

Схема полярно-координатного компенсатора приведена на рис. 2.8.

Рис. 2.8 Схема компенсатора, измеряющего ЭДС в полярно системе координат

В полярно-координатном компенсаторе регулируется модуль и фаза компенсирующего напряжения. Измеряемое ЭДС (напряжение) подключается к зажимам . ЭДС определяется по положению указателей движков и на шкале калиброванной проволоки а – б и магазина сопротивлений б – в. Фаза напряжения на участке рабочей цепи регулируется фактически до полного отсутствия тока в цепи нуль-индикатора НИ. Отсчет сдвига фаз производится по фазорегулятору. Необходимое значение рабочего тока устанавливается по амперметру А при помощи реостата R.

Принцип действия прямоугольно-координатного потенциометра

Упрощенная принципиальная схема прямоугольно-координатного компенсатора приведена, на рис. 2. 9.

Рис. 2. 9. Схема потенциометра (а) для измерения напряжения и векторная диаграмма (б)

В прямоугольно-координатном компенсаторе компенсирующее напряжение создается двумя регулируемыми напряжениями и сдвинутыми на . Значение тока устанавливается по амперметру А. Этот ток создает на реохорде падение напряжения, которое по фазе совпадает с током . Магнитный поток катушки взаимной индуктивности М совпадает по фазе с током . Во вторичной обмотке катушки наводится ЭДС , отстающая е от потока Ф и, следовательно от тока на (рис..2.9,б):

(2.1)

Реактивное сопротивление второго контура выбирается намного меньше активного сопротивления. Поэтому ток практически совпадает с и отстает от на .

Следовательно, падение напряжения на реохорде совпадает по фазе с током . При отклонении частоты от номинального значения изменяется при неизменном , что вызывает погрешность измерения. Для компенсации частотной погрешности во второй контур включено сопротивление . Сопротивление выбирается таким образом, чтобы выполнялось условие:

(2.2)

Измеряемое напряжение включается последовательно с нуль-индикатором НИ и компенсирующим напряжением, которое создается двумя, сдвинутыми на напряжениями и . Изменяя напряжения и добиваются нулевого показания НИ. Это значит, что выполняется условие . Модуль измеряемого напряжения вычисляется по формуле:

, (2.3)

а угол сдвига фаз: . (2.4)

Для того чтобы вектор компенсирующего напряжения можно было получать в любом из четырех квадрантов, средние точки реохордов и электрически соединены.

Схема реального компенсатора отличается от приведенной на рисунке:

  • Компенсирующие напряжения по осям и образуются не только падением

напряжений на сопротивлении реохордов, но также на двух декадах ступенчато изменяющихся сопротивлений, которые включены таким образом, что при любом положении переключателей рабочий ток остается постоянным;

  • компенсирующее напряжение в четырех квадрантах получают переключением

полярности токов, протекающих по сопротивлениям, на которых образуется компенсирующее напряжение.

Основными источниками погрешности прямоугольно-координатного компенсатора являются:

  • Погрешность установки рабочего тока.

К сожалению, на переменном тока нет аналога нормального элемента, т.е. нет генератора, ДС которого на переменном токе была бы известна с такой же точностью, как и ЭДС нормального элемента. Поэтому для установки рабочего тока используют показывающий амперметр. Чаще всего используется амперметр класса точности 0,1;

  • дискретность отсчета по реохорду.

Погрешность дискретности обусловлена округлением младшего разряда результата измерения до целого значения. Абсолютная погрешность дискретности не превышает 1 мВ;

  • погрешность изготовления и изменения во времени значения сопротивлений,

на которых создается компенсирующее напряжение.

Из названных составляющих погрешности, первая является самой весомой.